Evaluación y producción masiva de hongos entomopatógenos para el manejo del psilido de la papa (Bactericera cockerelli Sulc) en cultivos de tomate (Solanum lycopersicum L.)y chile (Capsicum annuum L.) en invernadero

En la búsqueda de nuevas estrategias para el manejo de la Paratrioza, Bactericera cockerelli, se ha incluido recientemente el uso de hongos entomopatógenos, principalmente debido a su modo de acción. En este trabajo se evaluaron cuatro cepas de hongos entomopatógenos, dos pertencientes a Beauveria bassiana (BB09 y BB42) y dos a Metarhizium anisopliae (MA25 y MA28). Para las cuatro cepas se valoraron cuatro medios de cultivo (Agar Agua, Papa Dextrosa Agar, Papa Dextrosa Agar + 5% Levadura y Papa Dextrosa Agar + 5% Sacarosa) y tres temperaturas diferentes (20, 25 y 30°C); de igual manera, las cuatro cepas se sujetaron a prueba en tres diferentes medios de producción masiva (arroz, bagazo de caña y bagazo de uva). Para estas tres pruebas se evaluó crecimiento de micelio, viabilidad y esporulación. De manera conjunta se observó la adhesión de conidias de cada una de las cepas a ninfas de B. cockerelli bajo condiciones de laboratorio. Para concluir las evaluaciones, se realizaron dos experimentos en invernaderos para valorar las mortalidades generadas en dos cultivos diferentes (chile y tomate) a dos diferentes concentraciones (1x107conidias por mL y 1x108conidias por mL). De las evaluaciones se concluyó que para éstas cepas el medio de cultivo más adecuado es aquél enriquecido con levadura y que dichas cepas se desarrollan mejor a 25°C, a excepción de las cepas de B. bassiana, las cuales generan mayor cantidad de esporas a 30°C; en cuanto a la reproducción masiva, la búsqueda de sustratos alternativos debe continuar, ya que el bagazo de uva y el de caña no fueron capaces de dar las condiciones adecuadas para generar la misma cantidad de esporas que en el medio usual, el arroz. Finalmente, utilizar hongos entomopatógenos para el manejo de B. cockerelli bajo condiciones de invernadero promete ser una estrategia confiable, ya que dependiendo de la concentración y la cepa utilizada, pueden lograrse niveles de control que van desde un 50 a un 82%.

Evaluación de la expresión de enzimas hidrolíticas de pared celular en cloroplastos de tabaco

La alta capacidad del genoma del cloroplasto para integrar y expresar transgenes en altos niveles, hace de la tecnología transplastómica una buena opción para producir proteínas de interés. Este reporte presenta la expresión estable de una pectinasa (gen PelA), una β-glucosidasa (gen Bgl1), dos celulasas (genes CelA y CelB) y la primer expresión estable de una manganeso peroxidasa (gen MnP-2) en el genoma de cloroplastos de tabaco. Se construyeron seis vectores: pES4, pES5, pES6, pHM4, pHM5 y pHM6 derivados de pPRV111A conteniendo los genes sintéticos PelA, MnP- 2, Bgl1, CelA-CelB, CelA y CelB, respectivamente. Los genes se flanquearon por un promotor sintético del gen rrn16S y una secuencia sintética 3’UTR del gen rbcL. La integración en la región intergénica rrn16S y 3'rps12 se confirmó por análisis de Southern blot. El procesamiento estable de los transcritos se confirmó por un análisis de Northern blot. Se realizó un análisis enzimático para detectar la expresión y funcionalidad de las enzimas recombinantes, las plantas maduras mostraron mayor actividad comparado con plantas de tipo silvestre. Las plantas transplastómicas exhibieron 58.5% más actividad de pectinasa a pH neutro y a 60°C, mientras que manganeso peroxidasa mostró alta actividad a pH 6 y 65°C; en el caso de las celulasas, todas las enzimas mostraron mayor actividad a pH 5 (β-glucosidasa: 30.45 xviii U/mg, CelA-CelB 58 U/mg, CelA 49.10 U/mg y CelB 48.72 U/mg) a 40°C para β- glucosidasa y 65°C para celulasas. Las plantas transplastómicas mostraron un desarrollo similar a las plantas de tipo silvestre; sin embargo, la línea pHM4 mostró fenotipos variegados en hojas. Los análisis mostraron que los genes de enzimas hidrolíticas PelA, MnP-2, Bgl1, CelA-CelB, CelA y CelB pueden integrarse y expresarse en el genoma de cloroplastos con alta actividad; de este modo, debido a que una planta madura en promedio cuenta con ~ 470 g de biomasa, es posible producir 66,676.25 unidades de pectinasa, 21,715.46 unidades de manganeso peroxidasa, 338,081.0 unidades de celulasas A-B, 231,456.7 unidades de celulasa A, 206,669.8 unidades de celulasa B y 139,395.0 unidades de β-glucosidasa por planta. Este estudio sustenta información sobre métodos y estrategias de expresión de enzimas hidrolíticas con potencial aplicación biotecnológica utilizando plantas transplastómicas.

Efecto del tipo de explante, regulador de crecimiento y medio de cultivo sobre la capacidad morfogénica de jatropha curcas L.

La especie Jatropha curcas L., comúnmente conocida en México como piñoncillo, es una planta productora de aceite que ha recibido gran atención en recientes años al utilizarse como fuente de energía por su gran potencial para la elaboración de biodiesel. Sin embargo, su introducción mundial como especie bioenergética se ha dado con diferentes grados de éxito debido al heterogéneo rendimiento de semillas y contenido de aceite como consecuencia de su amplia variabilidad genética. Esto ha impulsado la selección de genotipos elite, los cuales deben contar con un protocolo de propagación clonal por medio del cultivo de tejidos vegetales para acelerar el desarrollo de cultivares. La mayoría de los estudios morfogénicos se han hecho a partir de explantes de genotipos procedentes de la India, de modo que es necesario el estudio de los factores que afectan la morfogénesis en genotipos mexicanos, debido a la amplia variación genética. Los objetivos del presente estudio fueron: i) evaluar la expresión morfogénica de explantes bajo diferentes niveles de reguladores de crecimiento (thidiazurón, 6- bencilaminopurina y ácido indol-3-butírico) en dos medios de cultivo (Yasuda y MS), ii) estudiar la respuesta de explantes por efecto de 500 mg L-1 de polivinilpirrolidona (PVP) en la etapa de establecimiento in vitro de dos genotipos de Jatropha curcas (INI-3 e INI-6), y iii) determinar el comportamiento de la enzima polifenol oxidasa (PPO) en explantes de hoja y peciolo de dos genotipos de Jatropha curcas (INI-3 e INI-6) bajo la aplicación de hipoclorito de sodio (NaClO) al 3.24 % como agente desinfectante. En la etapa de establecimiento in vitro se evaluó el efecto del PVP en explantes de hoja y peciolo de los genotipos INI-3 e INI-6 bajo un diseño completamente al azar (DCA) con un arreglo factorial 2x2 con 90 repeticiones por tratamiento y un explante por unidad experimental, donde en el factor A fueron los genotipos (INI-3 e INI-6) y el factor B las dosis de PVP (control y 500 mg L-1). Las variables evaluadas en una prueba de ji-cuadrada fueron: viabilidad y presencia de callo, mientras que el peso de callo se evaluó por un análisis de varianza. En la etapa de inducción se analizaron los medios de cultivo Yasuda y MS más la interacción con diferentes dosis de thidiazurón (1.5 y 3.0 mg L−1), 6-bencilaminopurina (1.5 y 3.0 mg L−1), y (AIB) ácido indol-3-butírico (0.0, 0.5 y 1.0 mg L−1) en explantes de peciolo del genotipo INI-6, bajo un DCA con arreglo factorial 2x2x2x3 con tres repeticiones, compuestas de dos explantes por unidad experimental, donde la variable presencia de callo fue evaluada en un análisis de regresión logística. La determinación de la actividad de PPO se realizó bajo un DCA con arreglo factorial 2X2X2 con tres repeticiones, donde en el factor A fueron las dosis de NaClO (control y 3.24 %), el factor B los tipos de explantes (hoja y peciolo) y el factor C los genotipos (INI-6 e INI-3). Los resultados del establecimiento in vitro mostraron que únicamente el explante de peciolo fue viable al cultivo, revelando que los genotipos de estudio no presentan asociación con las frecuencias de explantes viables de acuerdo con las pruebas de ji-cuadrada. En esta misma etapa se encontró que la viabilidad de explantes varió según la posición del peciolo con base en el ápice terminal, donde los explantes del segundo nudo presentaron la mayor viabilidad con base en una prueba de jicuadrada. Además, la adición de PVP aumentó la viabilidad de explantes de peciolo e indujo la proliferación de callo con una diferencia significativa en la producción de callo fresco entre genotipos según el análisis de varianza. En la etapa de inducción se encontró que los factores AIB y TDZ además de las interacciones “TDZ*AIB” y “TDZ*BAP*AIB” están relacionadas significativamente con la presencia de callo y ningún tratamiento indujo el desarrollo de brotes a las ocho semana de cultivo in vitro. En la determinación de la actividad de PPO, se encontró que estadísticamente la aplicación de NaClO al 3.24 % causa el aumento en la actividad de PPO, además se descubrió diferencias estadísticas entre explantes y genotipos de estudio.

Exact solutions for the agricultural and the two-dimensional packing problems

Objectives and study method: The objective of this study is to develop exact algorithms that can be used as management tools for the agricultural production planning and to obtain exact solutions for two of the most well known twodimensional packing problems: the strip packing problem and the bin packing problem. For the agricultural production planning problem we propose a new hierarchical scheme of three stages to improve the current agricultural practices. The objective of the first stage is to delineate rectangular and homogeneous management zones into the farmer’s plots considering the physical and chemical soil properties. This is an important task because the soil properties directly affect the agricultural production planning. The methodology for this stage is based on a new method called “Positions and Covering” that first generates all the possible positions in which the plot can be delineated. Then, we use a mathematical model of linear programming to obtain the optimal physical and chemical management zone delineation of the plot. In the second stage the objective is to determine the optimal crop pattern that maximizes the farmer’s profit taken into account the previous management zones delineation. In this case, the crop pattern is affected by both management zones delineation, physical and chemical. A mixed integer linear programming is used to solve this stage. The objective of the last stage is to determine in real-time the amount of water to irrigate in each crop. This stage takes as input the solution of the crop planning stage, the atmospheric conditions (temperature, radiation, etc.), the humidity level in plots, and the physical management zones of plots, just to name a few. This procedure is made in real-time during each irrigation period. A linear programming is used to solve this problem. A breakthrough happen when we realize that we could propose some adaptations of the P&C methodology to obtain optimal solutions for the two-dimensional packing problem and the strip packing. We empirically show that our methodologies are efficient on instances based on real data for both problems: agricultural and two-dimensional packing problems. Contributions and conclusions: The exact algorithms showed in this study can be used in the making-decision support for agricultural planning and twodimensional packing problems. For the agricultural planning problem, we show that the implementation of the new hierarchical approach can improve the farmer profit between 5.27% until 8.21% through the optimization of the natural resources. An important characteristic of this problem is that the soil properties (physical and chemical) and the real-time factors (climate, humidity level, evapotranspiration, etc.) are incorporated. With respect to the two-dimensional packing problems, one of the main contributions of this study is the fact that we have demonstrate that many of the best solutions founded in literature by others approaches (heuristics approaches) are the optimal solutions. This is very important because some of these solutions were up to now not guarantee to be the optimal solutions.